DE102015212515A1 - Screen printing apparatus and method for screen printing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Siebdruckvorrichtung mit einem Drucksieb, einer Druckrakel und einer Auflage für ein zu bedruckendes Druckgut, bei dem zum Bewegen der Druckrakel und/oder der Auflage relativ zum Drucksieb wenigstens ein Gelenkarmroboter vorgesehen ist.The invention relates to a screen printing device with a printing screen, a squeegee and a support for a printing material to be printed, in which at least one articulated arm robot is provided for moving the squeegee and / or the support relative to the printing screen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Siebdruckvorrichtung mit einem Drucksieb, einer Druckrakel und einer Auflage für ein zu bedruckendes Druckgut. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Siebdrucken mit einer erfindungsgemäßen Siebdruckvorrichtung. The invention relates to a screen printing device with a printing screen, a squeegee and a support for a printing material to be printed. The invention also relates to a method for screen printing with a screen printing device according to the invention.
Aus der internationalen Offenlegungsschrift
Aus der internationalen Offenlegungsschrift
Aus der internationalen Offenlegungsschrift
Mit der Erfindung soll eine Siebdruckvorrichtung und ein Verfahren zum Siebdrucken hinsichtlich der Flexibilität beim Bedrucken von gekrümmtem Druckgut verbessert werden. With the invention, a screen printing device and a method for screen printing in terms of flexibility in printing curved printed material to be improved.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Siebdruckvorrichtung mit einem Drucksieb, einer Druckrakel und einer Auflage für ein zu bedruckendes Druckgut vorgesehen, bei der zum Bewegen der Druckrakel und/oder der Auflage relativ zum Drucksieb wenigstens ein Gelenkarmroboter vorgesehen ist. Mittels eines Gelenkarmroboters kann die Druckrakel und/oder die Auflage frei programmierbar entlang dem Drucksieb geführt werden. Dadurch kann gekrümmtes Druckgut, insbesondere dreidimensional gekrümmtes Druckgut, hochpräzise bedruckt werden und das Bedrucken von unterschiedlich gekrümmtem Druckgut erfordert lediglich eine Umprogrammierung des Bewegungsablaufs des Gelenkarmroboters. Dadurch kann die erfindungsgemäße Siebdruckvorrichtung in äußerst flexibler Weise eingesetzt werden. Wird die Auflage mittels des Gelenkarmroboters bewegt, muss die Bewegung der Auflage mittels des Gelenkarmroboters synchronisiert mit der Bewegung der Druckrakel erfolgen. Beispielsweise kann die Druckrakel in einem Oberwerk mittels eines Rakelbalkens parallel zum Drucksieb bewegt werden. Wird dahingegen die Druckrakel mittels des Gelenkarmroboters bewegt, so folgt der Gelenkarmroboter mit der Druckrakel der Kontur des zu bedruckenden Druckguts. Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, dass sowohl die Auflage als auch die Druckrakel mittels jeweils eines Gelenkarmroboters bewegt werden. Auch hier müssen dann die Bewegung der Auflage und die Bewegung der Druckrakel synchronisiert erfolgen. Die erfindungsgemäße Siebdruckvorrichtung ist auch beim Bedrucken von ebenem Druckgut vorteilhaft, da die Bewegungsbahn der Druckrakel oder auch einer Flutrakel frei gewählt werden kann. Beispielsweise kann je nach Anwendung das Diagonalrakeln oder Kreisrakeln sinnvoll sein oder eine Flutrakel wird nicht linear sondern so bewegt, dass die Farbe im Sieb an den gewünschten Stellen gehalten wird. Die Erfindung macht beliebige Bewegungen von Rakeln möglich.According to the invention for this purpose a screen printing device with a printing screen, a squeegee and a support for a printing material to be printed is provided in which at least one articulated arm robot is provided for moving the squeegee and / or the support relative to the printing screen. By means of an articulated arm robot, the squeegee and / or the support can be freely programmably guided along the printing screen. As a result, curved printing material, in particular three-dimensionally curved printed material, can be printed with high precision and the printing of differently curved printed material requires only a reprogramming of the movement sequence of the articulated-arm robot. As a result, the screen printing device according to the invention can be used in an extremely flexible manner. If the support is moved by means of the articulated arm robot, the movement of the support by means of the articulated arm robot must be synchronized with the movement of the squeegee. For example, the squeegee can be moved in an upper work by means of a squeegee parallel to the printing screen. If, on the other hand, the squeegee is moved by means of the articulated-arm robot, then the articulated-arm robot with the squeegee follows the contour of the printed item to be printed. It is also provided in the context of the invention that both the support and the squeegee are moved by means of a respective Gelenkarmroboters. Again, then the movement of the support and the movement of the squeegee must be synchronized. The screen printing device according to the invention is also advantageous when printing flat printing material, since the trajectory of the squeegee or a flood squeegee can be chosen freely. For example, depending on the application, the diagonal doctoring or circular doctor blades may be useful or a flood doctor blade is not linear but moved so that the color is held in the screen at the desired locations. The invention makes any movements of doctor blades possible.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Gelenkarmroboter als Mehrachsroboter, insbesondere 5-Achs-Roboter oder 6-Achs-Roboter, ausgebildet. In a development of the invention, the articulated-arm robot is designed as a multi-axis robot, in particular a 5-axis robot or a 6-axis robot.
Auf diese Weise stehen genügend Freiheitsgrade bei der Bewegung zur Verfügung, um den Bewegungsablauf der Druckrakel und/oder der Auflage frei im Raum festlegen zu können. Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Siebdruckeinrichtung muss der Gelenkarmroboter mindestens 3 Achsen aufweisen.In this way, there are enough degrees of freedom in the movement available to determine the movement of the squeegee and / or the support freely in space. To realize the screen printing device according to the invention, the articulated robot must have at least 3 axes.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Druckrakel mit einer beweglichen Roboterhand eines Gelenkarmroboters verbunden. In a development of the invention, the squeegee is connected to a movable robot hand of an articulated arm robot.
Auf diese Weise kann der Kontur eines gekrümmten, zu bedruckenden Druckguts problemlos gefolgt werden. Beispielsweise kann nicht nur der Bewegungsablauf der Druckrakel optimal eingestellt werden, sondern auch ein Winkel der Druckrakel zum jeweils gerade berührten Oberflächenabschnitt des Druckguts kann optimal eingestellt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise auf die unterschiedliche Viskosität von Druckfarben oder Druckpasten reagiert werden, um ein optimales Druckergebnis zu erhalten. In this way, the contour of a curved, to be printed printing material can be easily followed. For example, not only the movement of the squeegee can be optimally adjusted, but also an angle of the squeegee to each just touched surface portion of the printed material can be optimally adjusted. In this way, for example, the different viscosity of printing inks or printing pastes be reacted in order to obtain an optimal print result.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Auflage mit einer beweglichen Roboterhand eines Gelenkarmroboters verbunden. In a further development of the invention, the support is connected to a movable robot hand of a Gelenkarmroboters.
Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Auflage mit dem darauf befestigten, zu bedruckenden Druckgut relativ zum Drucksieb bewegt bzw. geschwenkt werden. Dies muss synchronisiert mit einer Bewegung der Druckrakel erfolgen, wobei die Auflage insbesondere so verschwenkt wird, dass eine Tangente an die gerade mit dem Drucksieb bzw. der Druckrakel in Berührung stehenden Oberflächenabschnitte immer parallel zur Bewegungsrichtung der Druckrakel liegt. Auf diese Weise kann ein optimales Druckergebnis sichergestellt werden. In such an embodiment, the support can be moved or pivoted relative to the printing screen with the print material to be printed thereon attached. This must be synchronized with a movement of the squeegee, wherein the support is in particular pivoted so that a tangent to the straight with the printing screen or the squeegee contacting surface portions is always parallel to the direction of movement of the squeegee. In this way, an optimal print result can be ensured.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Druckrakel mit einem ersten Gelenkarmroboter und die Auflage mit einem zweiten Gelenkarmroboter verbunden. In a development of the invention, the squeegee is connected to a first articulated-arm robot and the support is connected to a second articulated-arm robot.
Auf diese Weise wird eine äußerst flexible Siebdruckvorrichtung bereitgestellt, die auch an dreidimensional mehrfach gekrümmte Druckgüter angepasst werden kann. In this way, an extremely flexible screen printing device is provided, which can also be adapted to three-dimensionally multi-curved printed matter.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Oberwerk mit Aufnahmevorrichtungen für das Drucksieb und mit einem längs des Oberwerks verschiebbaren Rakelbaken vorgesehen, an dem die Druckrakel angeordnet ist, wobei die Auflage mittels des Gelenkarmroboters relativ zum Drucksieb und in auf die Bewegung der Druckrakel abgestimmter Weise bewegt wird. In a further development of the invention, an upper work is provided with receiving devices for the printing screen and with a slidable along the upper work squeegee on which the squeegee is arranged, wherein the support is moved by means of Gelenkarmroboters relative to the printing screen and in a manner adapted to the movement of the squeegee.
Besonders vorteilhaft ist bei einer solchen Ausgestaltung, dass ein konventionelles Oberwerk verwendet werden kann, das Halterungen für Drucksiebe und einen Antrieb für den Rakelbalken aufweist, an dem die Druckrakel befestigt ist. Lediglich die Auflage für das Druckgut wird mittels eines Gelenkarmroboters gehalten und der Gelenkarmroboter bewegt die Auflage mit dem Druckgut synchronisiert mit der Rakelbewegung, so dass ein jeweils optimaler Winkel und Anpressdruck zwischen der Druckrakel, dem Drucksieb und dem zu bedruckenden Druckgut während des gesamten Verlaufs des Druckvorgangs vorhanden ist. It is particularly advantageous in such a configuration that a conventional upper work can be used, which has holders for printing screens and a drive for the doctor bar to which the squeegee is attached. Only the support for the print material is held by means of an articulated arm robot and the articulated arm robot moves the support with the print material synchronized with the doctor blade, so that each optimal angle and contact pressure between the squeegee, the printing screen and the printing material to be printed during the entire course of the printing process is available.
In Weiterbildung der Erfindung wird ein Kontaktwinkel der Druckrakel relativ zur Kontaktfläche des zu bedruckenden Druckguts mit dem Drucksieb während des Bewegens der Druckrakel in einem vorbestimmten Winkelbereich, insbesondere konstant, gehalten, wobei dies mittels Bewegen der Auflage relativ zum Drucksieb erfolgt. In a further development of the invention, a contact angle of the squeegee relative to the contact surface of the printing material to be printed with the printing screen during movement of the squeegee in a predetermined angular range, in particular constant, held, this being done by moving the support relative to the printing screen.
Auf diese Weise kann der Kontaktwinkel und auch der Anpressdruck der Druckrakel in einem optimalen Bereich bzw. auf einem optimalen Wert gehalten werden. In this way, the contact angle and also the contact pressure of the squeegee can be kept in an optimum range or to an optimum value.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Rakelbalken an der Roboterhand des Gelenkarmroboters angeordnet und die Druckrakel ist mittels mehrerer Verstellzylinder mit dem Rakelbalken verbunden. In a development of the invention, a doctor bar is arranged on the robot hand of the articulated arm robot, and the pressure doctor is connected to the doctor bar by means of a plurality of adjusting cylinders.
Bei einer solchen Ausgestaltung wird die Druckrakel mittels des Gelenkarmroboters auf einer Bahn geführt, die der Kontur des zu bedruckenden Druckguts folgt. In einfacher Weise kann dadurch eine zum Bedrucken des Druckguts optimale Bewegungsbahn der Druckrakel eingestellt werden. Da zum Führen der Druckrakel ein Gelenkarmroboter verwendet wird, kann die Bewegungsbahn in beliebiger Weise geändert werden, um die Bewegungsbahn an eine geänderte Kontur des zu bedruckenden Druckguts anzupassen oder um, je nach den vorliegenden Randbedingungen, ein optimales Druckergebnis zu erhalten. In such an embodiment, the squeegee is guided by means of the articulated arm robot on a path that follows the contour of the printed material to be printed. In a simple way, an optimum for printing the print good trajectory of the squeegee can be adjusted. Since an articulated arm robot is used to guide the squeegee, the trajectory can be changed in any way to adapt the trajectory to a changed contour of the printed material to be printed or, depending on the existing boundary conditions, to obtain an optimal printing result.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Druckrakel einen flexiblen Halteabschnitt und einen an dem Halteabschnitt befestigten Rakelgummi auf, wobei ein Verlauf des Halteabschnitts und des Rakelgummis mittels der Verstellzylinder veränderbar ist. In a development of the invention, the squeegee has a flexible holding section and a squeegee rubber fastened to the holding section, wherein a course of the holding section and of the squeegee rubber can be changed by means of the adjusting cylinder.
Zweckmäßig ist eine Veränderung des Verlaufs in einer Richtung parallel zum Rakelbalken, also senkrecht zur Bewegung der Druckrakel während des Druckvorgangs. Dadurch kann der Verlauf des Rakelgummis an eine Kontur des zu bedruckenden Druckguts angepasst werden. Mittels des Gelenkarmroboters wird die Druckrakel dabei entlang einer Bewegungsbahn geführt, die an die Krümmung des Druckguts in der Druckrichtung angepasst ist. Mittels der Verstellzylinder kann der Verlauf der Druckrakel bzw. des Rakelgummis an eine Krümmung des Druckguts senkrecht zur Druckrichtung angepasst werden. Durch diese Maßnahmen lassen sich besonders gute Druckergebnisse beim Bedrucken von dreidimensional gekrümmtem Druckgut erzielen. It is expedient to change the profile in one direction parallel to the doctor bar, ie perpendicular to the movement of the squeegee during the printing process. As a result, the course of the squeegee rubber can be adapted to a contour of the printed material to be printed. By means of the articulated arm robot, the squeegee is thereby guided along a movement path, which is adapted to the curvature of the print material in the printing direction. By means of the adjusting cylinder, the course of the squeegee or squeegee rubber can be adapted to a curvature of the printed matter perpendicular to the printing direction. By means of these measures, particularly good printing results can be achieved when printing three-dimensionally curved print material.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Flutrakel an der Roboterhand des Gelenkarmroboters angeordnet. In a further development of the invention, a flood squeegee is arranged on the robot hand of the articulated arm robot.
Auch die vor dem eigentlichen Druckvorgang erforderliche Bewegung der Flutrakel zum Verteilen von Druckfarbe bzw. Druckpaste auf dem Drucksieb kann dadurch mittels des Gelenkarmroboters und dadurch mit einer frei programmierbaren Bewegungsbahn erfolgen. Es ist dabei durchaus vorgesehen, dass sich die Bewegungsbahn der Flutrakel von der Bewegungsbahn der Druckrakel unterscheidet, wobei unterschiedliche Bewegungsbahnen von Druckrakel und Flutrakel nicht unbedingt erforderlich sind und je nach den herrschenden Randbedingungen eingestellt werden. Also, the required before the actual printing movement of the flood blade for distributing ink or printing paste on the printing screen can be done by means of Gelenkarmroboters and thereby with a freely programmable trajectory. It is certainly intended that the trajectory of the flood squeegee differs from the trajectory of the squeegee, with different trajectories of squeegee and flood squeegee are not essential and adjusted according to the prevailing boundary conditions.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Siebdrucken mit einer erfindungsgemäßen Siebdruckvorrichtung gelöst, wobei das Bewegen der Druckrakel und/oder der Auflage mittels eines Gelenkarmroboters relativ zum Drucksieb während eines Druckvorgangs vorgesehen sind. The problem underlying the invention is also solved by a method for screen printing with a screen printing device according to the invention, wherein the movement of the squeegee and / or the support are provided by means of a Gelenkarmroboters relative to the printing screen during a printing operation.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Verändern eines Rakeldrucks auf den zu bedruckenden Gegenstand und/oder das Verändern eines Rakelwinkels relativ zum Drucksieb mittels des Gelenkarmroboters während des Bewegens der Druckrakel relativ zum Drucksieb vorgesehen. In a further development of the invention, changing a squeegee pressure on the object to be printed and / or changing a squeegee angle relative to the printing screen by means of the articulated arm robot during movement of the squeegee is provided relative to the printing screen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Neigen der Druckrakel um eine parallel zur Bewegungsrichtung der Druckrakel liegende Drehachse während des Bewegens der Druckrakel relativ zum Drucksieb vorgesehen. In a further development of the invention, the tilting of the squeegee is provided about a rotational axis parallel to the direction of movement of the squeegee during movement of the squeegee relative to the printing screen.
Durch Neigen der Druckrakel um eine parallel zur Bewegungsrichtung der Druckrakel liegende Drehachse kann die Stellung der Druckrakel an die Krümmung des gerade zu bedruckenden Druckguts angepasst werden. Solche Neigebewegungen der Druckrakel sind bei kompliziert gekrümmtem Druckgut zur Erzielung eines optimalen Druckergebnisses erforderlich und lassen sich mit dem Gelenkarmroboter der erfindungsgemäßen Siebdruckvorrichtung problemlos realisieren. By tilting the squeegee about a rotational axis lying parallel to the direction of movement of the squeegee, the position of the squeegee can be adapted to the curvature of the print material to be printed. Such tilting movements of the squeegee are required in complicated curved print material to achieve an optimum printing result and can be realized easily with the articulated arm robot of the screen printing device according to the invention.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Einlernen einer Bewegungsbahn der Druckrakel und/oder der Auflage mittels Anfahren einzelner Punkte und anschließendem Interpolieren einer Bewegungsbahn sowie das Abspeichern der Bewegungsbahn in einer Steuereinheit des wenigstens einen Gelenkarmroboters vorgesehen. In a further development of the invention, teaching a trajectory of the squeegee and / or the support by means of approaching individual points and then interpolating a trajectory and storing the trajectory in a control unit of at least one Gelenkarmroboters is provided.
Auf diese Weise können die erforderlichen Bewegungsbahnen der Druckrakel und/oder der Auflage problemlos eingelernt werden. Die eingelernten Bewegungsbahnen können dann über die Steuereinheit in unproblematischer Weise wieder aufgerufen werden. Alternativ zum Einlernen von Bewegungsbahnen ist auch die Vorgabe von auf andere Weise erzeugten Bewegungsbahnen möglich. Beispielsweise kann eine erforderliche Bewegungsbahn in einem CAD-System erzeugt, abgespeichert und an die Steuereinheit des wenigstens einen Gelenkarmroboters übergeben werden. In this way, the required trajectories of the squeegee and / or the edition can be taught easily. The learned trajectories can then be called on the control unit in unproblematic way again. As an alternative to learning trajectories, it is also possible to specify trajectories generated in a different way. For example, a required trajectory can be generated in a CAD system, stored and transferred to the control unit of the at least one articulated arm robot.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Einlernen und Abspeichern eines Rakelwinkels, eines Rakeldrucks sowie von Einstellungen für ein Flutsystem vorgesehen. In a further development of the invention, teaching in and storing a doctor angle, a doctor pressure and settings for a flood system is provided.
Auf diese Weise können alle für das optimale Bedrucken eines gekrümmten Druckguts erforderlichen Einstellungen und Bewegungsbahnen der erfindungsgemäßen Siebdruckvorrichtung schnell und in flexibler Weise aufgerufen werden. Diese Einstellungen können beispielsweise auch ein zu verwendendes Drucksieb umfassen sowie auch eine eventuelle Bewegung des Drucksiebs während des Druckvorgangs, einen sogenannten Sieblift. Wenn die Siebdruckvorrichtung dann umgestellt werden soll, um ein anderes Druckgut zu bedrucken, können die erforderlichen Einstellungen sämtlich aus der Steuereinheit entnommen werden, so dass eine Umstellung problemlos und gegebenenfalls sogar vollautomatisch erfolgen kann. In this way, all the settings and trajectories required for the optimal printing of a curved printing material of the screen printing device according to the invention can be called up quickly and in a flexible manner. These settings may include, for example, a printing screen to be used as well as a possible movement of the printing screen during the printing process, a so-called Sieblift. If the screen printing device is then to be converted to print another print, the required settings can all be removed from the control unit, so that a conversion can be done easily and possibly even fully automatically.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen gezeigten und in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the different embodiments shown in the drawings and described in the description can be combined with one another in any desired manner without going beyond the scope of the invention. In the drawings show:
Die Darstellung der
Ebenfalls am Rakelbalken
Das Drucksieb
Die Siebdruckvorrichtung
Die Siebdruckvorrichtung
Der Gelenkarmroboter
Die dabei von der Auflage
Lediglich schematisch ist in
Die Darstellungen der
In
Mit fortschreitender Bewegung des Rakelbalkens
Anhand der
Das Programmieren des Gelenkarmroboters
Die Darstellung der
Da das Druckgut
Die Darstellung der
Die Darstellung der
Wie den
Die Darstellung der
Bei der Siebdruckvorrichtung
Die Siebdruckvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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